继电保护复习串讲20136.ppt

1 目录绪论电网的电流保护电网的距离保护输电线路纵联保护自动重合闸电力变压器的保护母线保护 2 第一章绪论电力系统的三种运行状态正常 不正常 故障继电保护的作用 1 当电力系统发生故障时 自动 迅速 有选择性的将故障元件从电力系统中切除 使故障元件免于继续遭到破坏 保证其他无故障设备迅速恢复正常运行 2 反映电气元件的不正常运行状态 并根据运行维护的条件而动作于发出信号 减负荷或跳闸 3 保护装置的组成保护装置由测量元件 逻辑元件和执行元件三部分组成 4 对电力系统继电保护的基本要求 对动作于跳闸的继电保护 在技术上一般应满足四个基本要求 选择性 速动性 灵敏性 可靠性 选择性选择性是指电力系统发生故障时 保护装置仅将故障元件从系统中切除 而使非故障元件仍能正常运行 以尽量缩小停电范围 速动性 保护的动作速度应尽可能快速 灵敏性 指在最不利的条件下 保护装置对故障的反应能力 可靠性 发生了属于某保护装置动作的故障 它应能可靠动作 即不拒绝动作 拒动 而发生了不属于本保护动作的故障时 保护应可靠不动 即不错误动作 误动 5 继电保护基本原理 为区分系统正常运行状态与故障 必须找出两种情况下的区别 I增加 过电流保护U降低 低电压保护相位变化 正常 0 30 左右短路 60 85 方向保护 Z的模值减少 阻抗保护双侧电源线路外部故障与内部故障的差别 电流差动保护 反映I2 I0的序分量保护等 非电气量 瓦斯保护 过热保护 6 几个重要概念 主保护 满足系统稳定和设备安全要求 能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护 后备保护 主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护 又分为远后备保护和近后备保护两种 远后备保护 当主保护或断路器拒动时 由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护 近后备保护 当主保护拒动时 由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护 继电器的动作电流 能使继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流 Iop 继电器的返回电流 能使继电器返回的最小电流称为继电器的返回电流 Ire 继电器的返回系数 继电器的返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数 Kre 第二章电网的电流保护 8 一 三段式电流保护的整定计算涉及内容 电流大小的计算 动作时限的设定以及灵敏性的校验电流速断保护 第 段 对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护 称为电流速断保护 一 单测电源网络相间短路的电流保护 无时限电流速断保护 动作电流 一般用lmin 来校验 要求lmin 15 20 整定原则 动作电流按躲过本线路末端短路时的最大短路电流整定 限时电流速断保护 整定原则 与下级线路电流速断保护相配合 比下级线路的电流速断保护高一个时间阶段 动作电流 动作时限 灵敏性校验 定时限过电流保护 原则 躲过线路正常运行时的最大负荷电流 当相邻元件故障切除后电动机自启动时 要可靠返回 动作电流 12 灵敏性校验 近后备 远后备 动作时限 阶梯型 13 二 电流保护的接线方式定义 指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式 常用的两种接线方式 三相星形接线和两相星形接线课堂上分析了两种接线方式在各种故障条件下的性能比较 在中性点非直接接地系统中异地两点单相接地短路情况下的性能比较 三相星形接线 保护1和保护2之间有配合关系 100 切除后一线路 两相星形接线 2 3机会切除后一条线 1 在相互串联的两条线路上 2 在相互并联的两条线路上 三相星形接线 过流保护动作时间相同时 保护1和保护2同时动作 切除两条线路 两相星形接线 2 3机会只切一条线路 15 二 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护 一 功率方向继电器的工作原理 加装方向元件 功率方向继电器功率方向元件 用于判断短路功率方向或测定电压与电流间夹角的继电器 简称为方向元件 二 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护 二 功率方向继电器的 度接线方式 三 方向元件的加装原则及分支系数的概念 17 三 输电线路的接地保护110KV及以上电网中性点直接接地 大接地电流系统 66KV及以下电网中性点不接地或不直接接地 小接地电流系统 大电流接地系统单相接地故障的特点小电流接地系统单相接地故障特点小电流接地系统单相接地故障的保护 18 故障点处的零序电压最高 离故障点越远 零序电压越低 变压器中性点接地处的零序电压为零 零序电流是由故障点处零序电压产生 其分布与中性点接地变压器分布与数目决定 大小与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关 大电流接地系统零序分量的特点 三 中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 19 零序电压的获取 20 零序电流的获取 四 中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护 中性点不接地系统 1 发生接地后 全系统出现零序电压和零序电流 非故障相电压升高至原来的倍 电源中性点对地电压与故障相电势的相量大小相等方向相反 2 非故障元件中流过的是本身的对地电容电流 容性无功功率是由母线指向线路 3 故障元件中流过的是所有非故障元件的对地电容电流之和 而容性无功功率是由线路指向母线 单相接地的特点总结 1 发生接地后 全系统出现零序电压和零序电流 非故障相电压升高至原来的倍 电源中性点对地电压与故障相电势的相量大小相等方向相反 2 非故障元件中流过的是本身的对地电容电流 容性无功功率是由母线指向线路 3 故障线路保护安装处 流过的零序电流为消弧线圈的零序电流与所有非故障元件的零序之差 电容性无功功率的方向也是是由母线指向线路 中性点经销户线圈接地 23 第三章电网的距离保护概念 距离保护是利用短路时电流电压同时变化的特增测量电压和电流的比值 从而反映故障点到保护安装点之间的距离二动作的保护 距离保护实质 反映故障点到保护安装处的距离 距离保护通过阻抗继电器实现对阻抗的测量 24 阻抗继电器及其动作特性在实际中由于互感器误差 过渡电阻等原因的存在 Zm并不能严格的落在Zset方向的直线上 而是落在它周围的一个区域内 为了保证区内故障时阻抗继电器都能动作 把保护范围扩大成一个区域 动作区域 25 阻抗继电器的动作特性和动作方程动作特性 阻抗继电器动作区域的形状动作方程 用复数的数学方程式来表示动作特性常用的三种圆特性阻抗继电器 全阻抗圆特性 偏移圆特性和方向圆特性的阻抗继电器1 全阻抗圆特性 相位比较原理 幅值比较原理 26 2 偏移圆特性阻抗3 方向圆特性 27 区分三个重要概念 测量阻抗 Zm 加入到阻抗继电器上的阻抗整定阻抗 Zset 保护范围末端的阻抗动作阻抗 Zop 使阻抗继电器处于临界动作状态对应的动作边界上的阻抗 28 阻抗继电器的接线方式基本要求1要求测量阻抗Zm正比于保护安装处到短路点的阻抗 2要求测量阻抗Zm的值仅与保护安装处至故障点的距离有关 而与故障类型无关 其中 k Z0 Z1 3Z1 零序补偿系数 距离保护的整定距离保护I段 按躲过线路末端故障整定 距离保护II段原则1 与相邻线路的距离I段配合原则2 按躲过线路末端变压器低压母线短路整定距离保护III段 按躲过输电线路的最小负荷阻抗整定 30 距离保护分为三段式 III段 I段 II段 t 0 5s 纵联差动保护定义 利用某种通信通道 简称通道 将输电线路两端的保护装置纵向联结起来 将各端的电气量 电流 功率方向等 传送到对端 将两端的电气量比较 以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外 从而决定是否切除被保护线路 F1 F2 F2 F1 第四章输电线路纵联保护 相 地制电力线载波通道示意图 33 高频闭锁方向保护由短路功率为负的一侧发出高频闭锁信号 这个信号被两端的收信机所接收 而把保护闭锁 在故障线路上由于短路使高频通道可能遭到破坏时 并不会影响保护的正确动作 34 第五章自动重合闸自动重合闸 ZCH 装置是断路器因故障跳开后的按需要将断路器重新投入的一种自动装置 作用 1 对暂时性故障 可迅速恢复供电 从而能提高供电的可靠性 2 对两侧电源线路 可提高系统并列运行的稳定性 3 可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸4 可以暂缓架设双回线路 不利影响 1 使电力系统又一次受到故障的冲击 2 使断路器的工作条件恶化 应用 1KV及以上电压的架空线路或电缆与架空线路的混合线路上 只要装有断路器 一般应装设ZCH 35 两侧电源线路三相一次重合闸 1 应考虑的两个问题 1 时间的配合 两侧保护可能以不同的延时跳闸 2 同期问题 两侧系统是否同步的问题以及是否允许非同步合闸的问题 2 两侧电源线路上的主要合闸方式 1 快速自动重合方式 2 非同期重合闸方式 3 检查双回线另一回线电流的重合闸方式 4 自动解列重合闸方式 5 具有同步检定和无压检定的重合闸 36 具同步检定和无压检定的重合闸方式示意图 37 自动重合闸与继电保护的配合两者关系极为密切 保护可利用重合闸提供的便利条件 加速切除故障 一般有如下两种配合方式 1 重合闸前加速保护 简称 前加速 无论哪条线路故障 先由保护 加速动作把故障切除 重合闸装置动作 合 断路器 若故障没有消失 第二次由保护3有选择性的切除故障 38 2 重合闸后加速保护 简称 后加速 每条线路上均装有选择性的保护和ZCH 第一次故障时 保护按有选择性的方式动作跳闸 若是永久性故障 重合后则加速保护动作 切除故障 第一次短路时 保护1动 ZCH重合 之后保护1瞬时动 单相自动重合闸 线路上发生单相接地故障时 保护动作自跳开故障相的断路器 然后进行单相重合 单相自动重合闸 K 1 保护动跳故障相 单相重合不成功允许非全相运行 再次跳故障相不重合 不允许非全相运行 再次跳三相不重合 3 单相自动重合闸与综合自动重合闸 综合重合闸 当线路发生单相接地故障时 采用单相重合闸方式 当线路发生相间故障时 采用三相重合闸方式 单相重合闸和三相重合闸综合在一起 成为综合重合闸 40 第六章电力变压器保护变压器的故障 油箱内部故障各相绕组之间的相间短路单相绕组部分线匝之间的匝间短路单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地油箱外部故障套管或引出线的相间短路套管或引出线的单相接地短路 变压器应设置的保护1 瓦斯保护 重瓦斯 故障 轻瓦斯 不正常运 反映油箱内部故障和油面降低2 纵联差动保护或电流速断保护作为引出线 套管及油箱内故障主保护3 过电流保护外部短路及内部短路的后备保护4 接地保护110kV及以上大接地电流系统变压器 零序电流保护5 过负荷保护反映对称过负荷6 温度保护上层油温监视 自动启动冷却风扇 42 第八章母线保护母线保护总的来说可以分为两大类型 一 装设专门的母线保护装置二 装设专门的母线保护装置单母线完全电流差动母线保护电流相位比较式母线保护元件固定连接的双母线差动保护元件非固定连接的母联电流相位比较式母线保护 重点 元件固定连接的双母线差动保护双母线对母线差动保护的要求1 母线故障时 母线保护应能够准确的判断出故障是发生在双母线上 判断母线故障 2 母线故障时 母线保护应该能够准确判断出故障是发生在双母线的哪一条母线上 使母线保护能够有选择性的切除故障母线 保留非故障母线 判断故障母线 1 保护组成 第一组由电流互感器1 2 和差动继电器KD 组成用于选择I母线的故障 第二组由电流互感器 和差动继电器KD 组成用于选择II母线的故障 第三组由所有电流互感器及差动继电器KD3组成 作为整个保护起动元件 固定连接未被破坏时 正常运行或区外故障时 1KD 2KD 3KD中均为不平衡电流 保护不动作母线故障时 例 母线 故障 电流分布情况可见 1KD 3KD中流入全部短路电流 所以1KD 3KD启动 跳开1QF 2QF和5QF 2KD中为不平衡电流 不动 所以母线 仍可继续运行 当母线 故障时 分析同上 2KD 3KD起动 跳开3QF 4QF 和5QF 母线 继续运行 固定连接破坏时 例线路L2由母线 切换到母线 因二次回路不能随之切换 所以外部短路时 1KD 2KD中有较大的差动电流而误动 但3KD仍流过不平衡电流 不会误动 区内短路时 1KD 2KD都可能动作 3KD动作 所以两条母线都可能切除 46 电力系统继电保护习题1 继电保护的基本作用是 和 2 对本元件的主保护起后备作用的保护称为 3 电力系统常见的短路故障类型既出现零序又出现负序的 4 在中性点直接接地电网中 发生单相接地短路时 处零序电压最高 处零序电压为零 5 对于元件固定连接的双母线电流差动保护 当固定连接方式破坏时 任一母线上的故障将切除 6 距离保护所反应的实质是 7 在高频闭锁方向保护中 有两个电流起动元件 其中高灵敏度的起动元件的作用是 47 8 两侧电源采用自动重合闸时需要考虑两个问题 和 9 继电保护整定计算中 通常要考虑系统 和 两种极端运行方式10 保护装置动作时仅将故障元件切除 使停电范围尽量缩小 这种特性属于继电保护 四性 中的 性 11 高频通道中的主要元件阻波器的作用是 48 12 在双侧电源系统中 采用方向元件是为了提高保护 A 方向性B可靠性C灵敏性D选择性13 继电保护装置在该动作时不拒动 不该动作时不误动 这种特性属于继电保护4 性 中的 A可靠性B速动性C灵敏性D选择性14 正方向出口相间短路 存在动作 死区 的阻抗继电器是 A 全阻抗继电器B 方向阻抗继电器C 偏移特性阻抗继电器D 上抛圆阻抗继电器15 以下 能够快速切除线路任意一点故障 A距离保护B零序电流保护C纵联保护D瓦斯保护 49